电弧焊讲义

电弧焊讲义

一．电弧焊的发展简史

焊接就是通过适当的物理、化学过程使两个分离的固态物体产生原子（或分子）间的结合而形成永久性连接。

目前已有20余种焊接方法应用于工业生产中，其中应用最广泛的是电弧焊。电弧焊是以电弧为能源对被焊金属进行熔化焊的焊接方法。其真正用于工业生产是在1892年发现金属极电弧后，特别是1930年出现了药皮焊条后才逐渐开始的。在40年代出现了埋弧自动焊。50年代初期，CO2气体保护焊得到了推广和应用。

二．电弧焊方法的分类：

电弧焊方法通常采用下述方式分类：

1．按采用的电极，可分为熔化极电弧焊和非熔化极电弧焊。

2．按保护方式，可分为渣保护、气保护、渣气联合保护电弧焊和氢原子焊。埋弧自动焊属于渣保护电弧焊。气体保护焊又分为惰性气体保护焊、CO2气体保护焊以及混合气体保护焊。手工电弧焊属于渣气联合保护电弧焊。氢原子焊是以氢气作保护气体，在具有一定夹角的两根钨极末端之间引燃电弧的焊接方法，目前在生产中已很少采用。

3．按操作方式，可分为手工电弧焊、半自动电弧焊和自动电弧焊。手工电弧焊一般是指手工焊条电弧焊，另外还有手工钨极氩弧焊；半自动电弧焊主要用于熔化极电弧焊；自动电弧焊可用于熔化极和非熔化极，在焊接过程中焊枪或工件的移动以及焊丝的送进完全是自动

进行。手工焊条电弧焊也可进行自动焊（如焊条重力焊）。

下列所示为常见电弧焊方法及其分类。

手工电弧焊

埋弧焊

熔化极氩弧焊

电弧焊 CO2气体保护焊

钨极氩弧焊

惰性气体保护焊

非熔化极钨极氦弧焊

等离子弧焊

第一章手工电弧焊

第一节手工电弧焊的特点及应用

一．手工电弧焊的基本原理：

手工电弧焊同其它电弧焊的方法一样，是利用电弧放电时产生的热量加热熔化焊条和工件，从而获得牢固焊接接头的一种电弧焊方法。

焊条（也称电极）和焊件分别接至焊接电源的两个输出端上。当焊条与焊件接触时，焊接回路处于短路状态，由于接触点的电阻很大又通过强大的短路电流，故此处将产生大量的电阻热使焊条端部和焊件局部迅速熔化甚至部分蒸发；随着焊条的提起（2~4mm），两极间的空气间隙被强烈加热并电离，电弧即被引燃。在电弧高温及较大的电弧吹力作用下，焊件的熔化金属形成具有一定形状和体积的熔池。焊条熔化后分成两部分：金属焊芯以熔滴形式向熔池过渡；焊条药皮在熔化过程中产生一定量的气体和液态熔渣。焊接过程中，药皮产生

的气体包围在焊条、电弧和熔池周围，使之与空气分开；液态熔渣浮在熔池上面阻止液态金属与空气接触，均有隔离保护作用。

由此可见，手工电弧焊的焊缝质量在很大程度上取决于焊条的质量。焊条是由焊芯和药皮组成，其中，药皮是由造气剂、造渣剂、稳弧剂、脱氧剂及合金剂等物质组成。

二．手工电弧焊的特点：

1．优点：能在所有位置上焊接，尤其适于结构形状复杂、零件小、短焊缝和不规则焊缝的焊接，且设备轻便简单，成本较低，操作灵活，便于掌握，维修方便。

2．缺点：主要缺点是手工电弧焊的生产效率低。因为：

（1）焊条药皮限制了焊接电流和电流密度不能过大，否则药皮易发红、脱落，失去保护作用。

（2）完成一条焊缝需要不断的更换焊条，既造成了浪费又降低了效率。

第二节手工电弧焊工艺

一．焊缝形式

1．按零部件连接的特征可分为板状连接、管状连接和管板连接三种。

2．按施焊空间位置可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种。

3．按焊接接头形式可分为对接接头、角接接头、T形接头、搭

接接头、十字接头、端接接头、卷边接头等。

3．按坡口形状可分为I形坡口、V形坡口、X形坡口（双V形）、

U形坡口、双U形坡口、K形坡口、Y形坡口等。

二．焊前准备

1．焊接接头形式：根据不同的要求选择不同的接头形式。

2．坡口准备：

（1）焊件开坡口的作用：一是为了使电弧能深入到焊缝根部，保证根部焊透，便于清除熔渣，获得较好的焊缝成形；二是为调节焊件和填充金属在焊缝中的熔合比。坡口角度的大小将影响焊缝金属的化学成分和焊接接头质量。通常是随板厚的增加，坡口角度减小。钝边的作用是保证根部焊缝既能焊透又不被烧穿。间隙的作用是保证根部焊透。

（2）选择坡口形状时，主要考虑以下因素：尽量提高生产率、减少焊条消耗量；焊到性要好，保证根部焊透；坡口形状易加工；焊接变形要小。

三．规范参数的选择：

正确的选择规范参数是手工电弧焊获得高质量的首要条件。其主要规范参数有：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接层数、焊条牌号、电源种类和极性等。

1．焊条直径的选择：焊条直径的选择主要考虑下列因素：

（1）焊件厚度：焊件厚度较大，应选择直径较大的焊条。

表1：根据焊件厚度选择焊条直径（参考）

（2）焊缝位置：平焊时的焊条直径应比其它位置大些；立焊时焊条直径最大不超过5mm；仰焊、横焊时最大直径不超过4mm，否则，熔池过大造成熔化金属下淌，不利于焊缝成形。

（3）焊接层数：一般多层焊时，为防止产生未焊透，第一层焊道选用较小的焊条，以后各层选较大的焊条。

2．焊接电流的选择：一般焊接电流的大小取决于焊条直径和焊缝位置，即对一定直径的焊条有一个合适的电流选择范围，其关系如下：

I = k d

式中：I——焊接电流（A）；d——焊条直径（mm）；

k——经验系数。

表2：焊条直径与经验系数的关系（参考）

另外，立焊、横焊时的电流应比平焊小10%~15%；仰焊时比平焊时小15%~20%；碱性焊条的电流比酸性焊条要小些。

3．电弧电压和焊接速度的选择：在保证质量的前提下应尽量采用短弧焊和较大的焊接速度。一般控制在：弧长在1~4mm，电弧电压16~25V，焊接速度6~8m/h。

4．焊接层数的确定：每层的厚度等于焊条直径的0.8~1.2倍时效果最好。焊接层数可按下式估算：

n≈δ/d